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Simulador de un sistema de Simulador de un sistema de comunicaciones W-CDMA de comunicaciones W-CDMA de
UMTSUMTS
Proyecto fin de Proyecto fin de carreracarrera
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Área de Teoría de la Señal y Comunicaciones
AUTOR: José Luis Benítez JiménezTUTOR: Carlos Crespo Cadenas
Diciembre de 2004
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ÍndiceÍndice
Alcance del proyectoAlcance del proyecto Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA Simulador en MatlabSimulador en Matlab Casos prácticosCasos prácticos Conclusiones y líneas futurasConclusiones y líneas futuras
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Alcance del proyectoAlcance del proyecto
Diseño de plataforma para simular Diseño de plataforma para simular sistema genérico de sistema genérico de comunicaciones UMTScomunicaciones UMTS
– Modelar: Transmisión, Recepción y CanalModelar: Transmisión, Recepción y Canal
– Visualizar, comparar y analizar resultadosVisualizar, comparar y analizar resultados
Entorno visual sencilloEntorno visual sencillo
- Interfaz Gráfica de Usuario de Matlab- Interfaz Gráfica de Usuario de Matlab
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Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA AAcceso cceso MMúltiple por últiple por DDivisión de ivisión de CCódigoódigo
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Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA
Espectro ensanchadoEspectro ensanchado
WWideband ideband ≡≡ BBanda anda AAncha (5 MHz)ncha (5 MHz)
W = SF ∙ Rb
Tc = Tb / SF
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Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA Códigos de expansiónCódigos de expansión
GoldGold Familia de secuencias PNFamilia de secuencias PN Suma de secuencias Suma de secuencias preferidas de periodo ppreferidas de periodo p Existen p+2 secuencias Existen p+2 secuencias GoldGold Buenas correlacionesBuenas correlaciones
Walsh (OVSF)Walsh (OVSF) Secuencias mutuamente Secuencias mutuamente ortogonalesortogonales Matrices de Walsh-Matrices de Walsh-HadamardHadamard SF códigos de longitud SFSF códigos de longitud SF Malas propiedades Malas propiedades espectralesespectrales
* Idealmente ortogonales * Idealmente ortogonales para anular MAIpara anular MAI
Códigos de scramblingCódigos de scrambling
* Pseudoaleatorios para * Pseudoaleatorios para mejorar características mejorar características espectralesespectrales
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Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA Canal de comunicaciones móviles Canal de comunicaciones móviles Multitrayecto
1. Dispersión temporal (ISI)1. Dispersión temporal (ISI)
2. Variabilidad del canal2. Variabilidad del canal
Receptor Rake
• Se adapta al canal combatiendo multitrayectoSe adapta al canal combatiendo multitrayecto
• L ramas que multiplican la señal por réplica local L ramas que multiplican la señal por réplica local
desplazadadesplazada
• Se compensan desfasajes y atenuaciones y se Se compensan desfasajes y atenuaciones y se
integranintegran
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Sistemas W-CDMASistemas W-CDMA
Características Características UMTS/3GUMTS/3G
ModulacióModulaciónn
QPSK en DLQPSK en DL BPSK en ULBPSK en UL
PulsoPulsoRaíz de coseno alzado con Raíz de coseno alzado con
αα==0,220,22
CódigoCódigo Walsh, Walsh, ensanchadoensanchado
Gold, Gold, scramblingscrambling
Factor de Factor de ensanchadensanchadoo
SF = 4 - 512SF = 4 - 512
Tasa de Tasa de chipchip 3,84 Mcps3,84 Mcps
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Simulador en MatlabSimulador en Matlab
Menú principalMenú principal
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Simulador en MatlabSimulador en Matlab
TransmisorTransmisor
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Simulador en MatlabSimulador en Matlab
CanalCanal
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Simulador en MatlabSimulador en Matlab
ReceptorReceptor
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Casos prácticos ICasos prácticos I
AWGN
Filtro Adaptado
Walsh Mala autocorrelación de código walshMala autocorrelación de código walsh
Poca dispersión debido a alta SNRPoca dispersión debido a alta SNR
Probabilidad de error similar a la teóricaProbabilidad de error similar a la teórica
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Casos prácticos IICasos prácticos II
Multitrayecto
Filtro Adaptado
Gold Lóbulos secundarios inferioresLóbulos secundarios inferiores
Alta dispersión de constelaciónAlta dispersión de constelación
Errores aumentan con multitrayectoErrores aumentan con multitrayecto
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Casos prácticos IIICasos prácticos III
Multitrayecto
Rake
Aleatorio
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ConclusionesConclusiones
Técnica de accesoTécnica de acceso W-CDMAW-CDMA
Receptor óptimo Receptor óptimo según canalsegún canal
AWGN Multitrayecto
VSVS
Utilidad del Utilidad del simulador simulador diseñadodiseñado
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Líneas futuras de Líneas futuras de investigacióninvestigación
Varios usuarios Varios usuarios transmisorestransmisores
Herramientas Herramientas de laboratoriode laboratorio
• Generador de onda
• Controlar medidas desde simulador
• Hallar probabilidad de error real
• Códigos ortogonales para reducir MAI
• Códigos scrambling para espectro
• Error con rake
Canal más Canal más complejocomplejo
• Efecto doppler
• Estimación de retrasos en el canal
• Estimación de la atenuación del canal
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FinFin
Agradecimientos:
A mi familia,
A mi novia,
A mis amigos,
A mi tutor
José Luis Benítez Jiménez
Diciembre 2004